Газоразрядная безэлектродная высокочастотная лампа Советский патент 1983 года по МПК H01J65/04 

Изобретение относится к элементам конструкции газоразрядных осветительных, ламп без эпектродов внутри баллона, излучающих спектральные пинии химических элементов и используемых а спектрофотометрах, интерферометрах, маг нитометрах и др. Известны газоразрядные безэлек родные -высокочастотные лампы, соде{ жащие баллон из оптически прозрачного материала, заполненный инертным газом и Пиром металла. Баллон снабжен цилин рическим углублением, предназначенным для размещения шлсокочастотного (ВЧ) индуктора l и 2 . Однако габариты таких ламп значительны, объем светящегося тела велик, так как возбуяодаемый ВЧ разряд занимает кольцевой объем баяпона вокруг углубления с ВЧ индуктором, диаметр которого не может быть существенно уменьшен из-за ухудшения при этом . условий передачи ВЧ энергии в разряд и, соответственно, затрудненного зажигания И: поддержания разряда. Наиболее близкой к изобретению по техи гаеской сущности является газораз рядная безэлектродная высокочастотная лампа, содержащая заполненный буферным инертным газом и парами рабочего вещества шарообразный баллон из оптически прозрачного материала, и .два вне лих электрода, выполненных в виде нан сенных на часть наружной поверзи5ости баллона токопроводящих покрытий и под ключаемых к источнику ВЧ напряжения з . Однако напряжение зажигания и питалия известной лампы велико, что вьь, нуждает усложнять аппаратуру, в которой лампа используется. Если снижать рабочее напряжение уменьшением зазора между электродами, возрастает веро ятность поверхностного ВЧ разряда, поэ.тому надейшость лампы снижается. Электроды экранируют значительную час излучения, уменьшая КПД лампы, а выполнение электродов светопропускающи значительно усложняет технологию изготовления лампъ, особенно если лампа излучает в коротковолновой области спектра. При электродах в виде шаровы сегментов ВЧ разряд заполняет весь объем колбы, но соприкосновение излучающего бблака возбужденных паров с поверхностью баллона вьщуждает вьшол нять баллон из специальных стекол, устойчивъ1Х к возбужденной рабочей среде высокой физико-химической активностью, | например, в случае щелочных металлов, в противном случае прозрачность стенки баллона бъ1стро уменьшается, соответст венно снижается интенсивность излучения, что ограничивает долговечность ламнъ. Однако такие стекла малопрозрачны в коротковолновой области спектра, поэтому приходится стенки баллона вьшолнять как можно более тонкими, что также усложняет технологию изготовления лампы и снижает ее механическую прочность. Избыток рабочего металла приводит к jnoявлению на поверхности баллона непрозрачной пленки, постоянно мигрирующей по указанной поверхности, в результате чего площадь излучающей поверхности все время меняется и стабильность излучения лампы недостаточна. Если уменьшить количество вводимого в баллон рабочего вещества, из-за малого его запаса долговечность лампы мала, а снабжение лампы теплоотводящим отростком и термостатирование ркружакушего ее объема значительно усложняет конструкцию лампы и ее эксплуатацию. Целью изобретения является повышение долговечн(х;ти и стабильности излучения лампъ при одновременном упрощуНИИ технологии ее изготовления и снижении рабочего напряжения. Эта цель достигается тем, что в газоразрядной безэлектродной высокочастотной лампе, содержащей заполненный буферным газом и парами рабочего вещес-рва баллон из оптически прозрачного материала и два внешних электрода, выполненных в виде нанесенных на часть наружной поверхности баллона токопровод щих покрытий и подключаемых к источнику высокочастотного напряжения, баллон выполнен с двумя диаметрально противоположными углублениями, в которых установле1ны теплотхроводнъге стержни, контактир утощие с внешними электродами, а токопро)зодяшее покрытие нанесено на н ужную поверхность углублений. На чертеже изображена предложенная лампа. Лампа представляет собой кварцевый или стекляннъгй баллон 1 сферический, эллиптиче :кий, цилиндрический и т.п. Стенка 2 служит для выхода излучения и np03pa4ifia в области О,2 - 2 мкм, противоположная стенка 3 имеет запаянный 4, предназначенный для откачки л,ампы и введения в нее буферного инертного газа (например, аргона) под давлением 1-5 мм рт. ст и рабочего вещества (щелочные, щелочноземельные металлы и т.д.) в подобра ном опытным путем количестве. Баллон 1 имеет диаметрально противополож ные (в данном варианте) соосные углубления; 5 и 6, служащие для размещения в них медных, алюминиевых и т.п. стержней 7- н 8. Внутренние торцы углублений 5 и 6 образуют внутриламповый разрядный промежуток 9. Токоподводяшхие теплопроводные стержни 7 и 8 соединяются с ВЧ генератором 10, а внутри углублений 5 и 6 они контактируют с внешними электродами 11 и 12 в виде металлического покрытия наружной поверхности углублений. Плотный тепловой контакт стержней 7 и 8 с поверхностью углублений 5 и б обеспечивается при помощи теплопроводного компаунда или легкоплавкого припоя. Стенка 3 снаружи может быть покрыта непроводящим диффузно отражающим слоем. При включении генератора 10 на электроды 11 и 12 подается ВЧ напряжение (с частотой 100 кГц - 10 МГц), и в зазоре 9 возбуждается, ВЧ разр5Щ в буферном газе, а по мере термического испарения рабочего вещества (например, щелочного металла) его атомные парЬ также возбуждаются в ВЧ разряде. Благодаря тому, что излучающее облако возбужденных паров сосредоточено ме;нбду выступами 5 и 6 и удалено от свето выводящей стенки 2, последняя сохраняет прозрачность и при изготовлении баллона 1 из кварцевого или другого нестойкого к воздействию возбужденных активных веществ стекла, помутнение же стенок углублений 5 и 6, между которыми горит разряд, для рабо ты лампы не имеет никакого значения. При выборе соответствующего стекла толщина стенок баллона 1 может быть увеличена при сохранении прозрачности в широкой области спектра, в том числе и коротковолновой, поэтому технология изготовления лампь упрощается, а ее механическая прочность возрастает. Зазор 9 может быть выбран малым по сравнению с габаритами баллона 1, при этом напряжение зажигания лампы снижается по сравнению с известной при тех же габаритах баллойа 1. Расположе ние электродов 11 и 12 в. углублениях и 6 исключает возможность поверхнос ных ВЧ пробоев, что повышает надежность лампы. Кроме того, в предложенной конструкции электроды 11 н 12 не Э1фанируют из; учение лампы, и нет необходимости выполнять их светопропускающими. Тркоподводящие стержни 7 и 8, имеющие большую теплопроводность, обеспечивают температуру части внутренней поверхности углублений 5 и б у их оснований более низкую, чем оотальной поверхности баллона 1, поэтому офазуются центры конденсации рабочего вещества. Это обеспечивает фиксацию избытка рабочего металла в этих зав€ ДОмых областях, поэтому ликвидиру- ются условия для миграции избытка рабочето металла по внутренней поверхности стенки 2, следовательно, сохраняется постоянство интенсивности светового потока лампы при обеспечении уоловий для повышенной долговечности за счет достаточного запаса рабочего в&щества. . Тепловой режим лампы нетрудно р&гулировать изменением отвода тепла по стержням 7 и 8 к теплоотводу с учетом j мощности разряда и рабочего давления в баллоне 1. Как и в известной лампе, между электродами 11 и 12 при лампы существует поцеречный ВЧ разряд и.используется излучение , воэникшее в приэлекпродных частях , в которых интенсивность излучения спектральных линий более чем на порядок/превосходит интенсивность излучи- ния удаленных от электродов 11 и 12 областей разряда, что обусловлено вгтянием на процессы возбуждения пучка быстрых электронов, эмитированных электродом. КПД лампы дополнительно повыщается, если на наружную поверз&ность стенки 3 нанесено непроводящее отражающее покрытие , направляющее излучение в стенки 2. Предложенная конструкция газораэрядной безэлектродной лампы позволяет уменьшить напряжение зажигания и горения разряда по сравнению с известной, так как при тех же габаритах расстояние между внешними электродами у предложенной лампы меныие, чем у известной. Однако это достигается без уменьшения надежности лампы, так как расположение элекчродов в углублениях исключает поверхностные пробои. Конструкция лампы просто обеспечивает заведомые области конденсации избытка рабочего вещества, поэтому и при избытке рабочего вещества устраняется мигра- ; jpa непрозрачной пленки рабочего в&S10шества по излучающей поверхности баллона, что в иавеегаой лампе является причиной нестабильности 1излучения. В то же время достаточный запас рабочего вещества создает услошя для повышения долговечности лампы. Долговечнсють {федложенной ламшд повышается и потоМУ| что снабжение баллона углублениями позволяет; отделить область разряда от взлучающей поверхности баллона , поэто13му скорость уменьшения прозрачности этой поверхности значительно снижается. Отсутствие же лких требований к снижению толщины стенок баллона позволяет упростить технологию изготовления лампы и повысить ее механическую надеж- 1юсть. В результате всего этого испога зование предложенной лампы улучшает технико-эксплуатационные характеристики спекчрофотомеагрической аппаратуры.

ГАЗОРАЗРЯДНАЯ БЕЗЭЛЕКТРОДНАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЛАМПА, содержащая заполненный буферным газом и парами рабочего вещества баллон из оптически прозрачного материала и два внешних электрода, вьшолненных в виде нанесенных на часть наружной поверхности баллона токопроводящих покры№й и подключаемых к источнику высокочастотного напряжения, о т л и ч а Kvщ а я с я тем, что, с целью повышения ее долговечности и стабильности излучения при одновременном снижении рабочего напряжения и упрощения технологии изготовления, баллон вьшолнен с двумя диаметрально противоположными углублениями, в которых установлены теплопроводные стержни, контактирующие с внешi ними электродами, а токопроводшдее покрытие нанесено на наружную поверх(Л ность углублений.